CN112865023B - 一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法及系统，属于金属化膜自愈式电容器设计与制造技术领域。本发明方法，包括：针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出有效功率，且使检测电路的输出有效功率为0；获取高压自愈式电容器支路总有功功率；根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除。相比目前常用的压力保护装置，本发明可用于触发保护装置，灵敏度更好，可靠性更高。

Description

一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法及系统

技术领域

本发明涉及金属化膜自愈式电容器设计与制造技术领域，并且更具体地，涉及一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法及系统。

背景技术

随着新能源和柔性输电技术的发展，电力系统对高压自愈式电容器需求量越来越大。自愈式电容器不可避免地发生自愈失效的问题，自愈失效会逐渐发展为着火、爆炸等严重事故，危害电网安全，所以必须在自愈失效后尽快将其从电源切除。没有可靠的自愈失效保护措施是高压自愈式电容器一直未能在电力系统推广使用的重要原因之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法，包括：

针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出有效功率，且使检测电路的输出有效功率为0；

获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除。

可选的，高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

其中，U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。

可选的，支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障。

可选的，电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

本发明还提出了一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护系统，包括：

调节单元，针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出功率，且使检测电路的输出功率为0；

采集单元，获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

保护单元，根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除。

可选的，高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

其中，U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。

可选的，支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障。

可选的，电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

本发明针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出有效功率，且使检测电路的输出有效功率为0，获取高压自愈式电容器支路总有功功率，再根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除，从而可以触发保护装置，相比目前常用的压力保护装置，灵敏度更好，可靠性更高。

附图说明

图1为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法流程图；

图2为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法高压自愈式电容器有功功率测量图；

图3为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法7#元件击穿后有功功率测量图；

图4为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法元件自愈失败过程中的电压、电流及有功功率波形图；

图5为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法8#元件自愈失败过程中的电压、电流及有功功率波形图；

图6为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法15#元件自愈失败过程中的电压、电流及有功功率波形图；

图7为本发明一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护系统结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供了一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法，如图1所示，包括：

针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出有效功率，且使检测电路的输出有效功率为0；

获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除。

高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。

支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障。

电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

为了验证本发明的有效性，通过模拟试验验证该方法的有效性。

试验电路图，有功功率测量图如图2所示，击穿后有功功率测量图，如图3所示，其中T1为调压器，380V/400V，容量100kVA，T2为升压变压器，400V/15kV，容量100kVA，L为补偿电抗器，C1为稳压电容器，电容器模拟实际电容器组中与故障电容器单元串联的电容器总电容,C2为实际电容器单元中与故障电容器元件并联的电容器元件的总电容，C3为自愈失败电容器，在实验之前先采用直流耐压的方式将其击穿，K为真空接触器，额定电压1.04kV，额定电流250A，用于将自愈失败的电容器元件C3接入系统，模拟电容器C3瞬间自愈失败，测量电源的总电压和流过电容器支路的总电流，以验证有功功率保护的有效性。

试验结果如下：

元件编号7#，实验前LCR表测量并联电阻值为102Ω，加压40s，实验过程中引线处喷金层脱落，产气量为40mL。实验测得电压与电流波形及试验后，如图4所示；

元件编号8#，实验前LCR表测量并联电阻值为83Ω，加压40s，实验过程中冒烟、聚丙烯薄膜熔化挤出、起火，产气量为340mL。实验测得电压与电流波形及试验后，如图5所示。

元件编号15#，实验前LCR表测量并联电阻值为1.06kΩ，加压40s，实验过程中起火，心子挤出，产生大量气体，产气量>2000mL。实验测得电压与电流波形及试验后，如图6所示。

由以上试验结果可以看出，采用有功功率作为保护的判据，具有一定的适用性。

本发明还提出了一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护系统200，如图7所示，包括：

调节单元201，针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出功率，且使检测电路的输出功率为0；

采集单元202，获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

保护单元203，根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除。

高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

其中，U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。

支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障。

电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

相比目前常用的压力保护装置，本发明可用于触发保护装置，灵敏度更好，可靠性更高。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护方法，所述方法包括：

针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出有效功率，且使检测电路的输出有效功率为0；

获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

所述支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除；

所述电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

2.根据权利要求1所述的方法，所述高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

其中，U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。

3.一种用于高压自愈式电容器的有效功率保护系统，所述系统包括：

调节单元，针对高压自愈式电容器，调节高压自愈式电容器保护装置的输出功率，且使检测电路的输出功率为0；

采集单元，获取高压自愈式电容器支路总有功功率；

保护单元，根据支路总有功功率确定高压自愈式电容器的内部元件是否出现击穿断路故障；

所述支路总有功功率大于1kW时，出现击穿断路故障；

当出现击穿断路故障时，获取保护装置的输出电信号，确定电信号是否达到预设阈值；

若达到预设阈值，发出报警信号，并将高压自愈式电容器切除；

所述电信号若未达到预设阈值时，对U和I继续监测。

4.根据权利要求3所述的系统，所述高压自愈式电容器支路总有功功率的确定公式如下:

P＝√3UI

其中，U为电源总电压，I为流过高压自愈式电容器支路的总电流；

所述U和I经测量获取。